[发明专利]基于差影法与局部方差测量算子的复杂瓷砖表面缺陷检测方法

说明书

本发明公开了一种基于差影法与局部方差测量算子的复杂瓷砖表面缺陷检测方法，该方法采用基于图像的差分运算与改进的局部方差测量算子代替缺陷轮廓提取的方式。首先，对每一块缺陷瓷砖采用聚类方法分割出图像中的显著性区域；然后，采用差影法获取图像的大致缺陷区域；最后，通过计算缺陷边缘像素点与其周围像素点的局部方差值，对缺陷瓷砖的轮廓进行提取，经过平滑和填充等形态学操作之后，最终获得精确完整的缺陷区域。本发明利用差影法与改进的局部方差测量算子对复杂瓷砖表面进行缺陷检测方法具有旋转不变性的效果，计算复杂度低，且检测效率高，具有较好的鲁棒性，特别是对低质量瓷砖缺陷的识别也具有较好的效果。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术在目标识别领域中的应用，特别是涉及一种基于差影法与局部方差测量算子的复杂瓷砖表面缺陷检测方法。

背景技术

基于计算机视觉的表面缺陷检测技术是自动化检测中一个非常重要的环节，其广泛的应用于玻璃、瓷砖、钢球、织物、木材等产品的表面缺陷检测，是一种很便捷可靠的检测方法，相比于人眼检测的成本高、效率低，自动化检测由于稳定性强、检测速度快、成本低等优点，因而被广泛的应用在缺陷检测领域。对于瓷砖表面的缺陷检测，通常分为简单砖表面缺陷检测和复杂砖表面缺陷检测，简单砖表面干扰小，检测比较容易；而复杂砖表面是由花纹、背景及缺陷组成，表面干扰大，况且由于瓷砖制造工序复杂，使得瓷砖的表面产生一些细微的、局部的材质缺损，这些缺损大致可以分为刮痕、斑点、落脏和散点四类，为瓷砖的表面缺陷检测增加了难度。前人大多基于简单瓷砖表面缺陷进行检测，检测方法单一，由于瓷砖表面的多样性，无法适用于所有瓷砖的检测。

差影法针对同一背景下的两幅图像做差分运算，通过提取图像中不同灰度值的区域，达到检测的目的，已有研究人员将其应用于表面缺陷检测中。张军等人利用小波变换与形态学融合的差分方法来提取缺陷的边缘及背景信息。王义文等人提出一种圆形轮廓外界矩形与差分方法实现了对钢球表面缺陷的检测。Hanzaei等人提出了一种将图像转换为二进制矩阵进行差分运算，然后对缺陷的边缘区域进行提取，虽然取得了不错的效果，但是此方法只应用于简单瓷砖表面的检测，适用范围较窄，具有一定的局限性。

局部方差测量算子是对局部二进制模式(LBP)进行改进的应用于图像轮廓提取的一种算法，具有旋转不变性和对光照不敏感的优点。将其应用于瓷砖表面缺陷的检测，不仅降低了计算成本，而且减少了计算量。通过计算图像缺陷边缘像素点与其周围像素点之间的方差值来提取缺陷轮廓，对提取到的轮廓区域通过计算局部方差加权信息熵突出缺陷的边缘区域，较好的保留了缺陷的细节信息，加强了视觉效果，同时也避免了由于手动设置边缘阈值所造成的误差，降低了瓷砖的误检率。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于差影法与局部方差测量算子的复杂瓷砖表面缺陷检测方法，以建立一种有效的、准确且稳定的瓷砖表面缺陷检测方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于差影法与局部方差测量算子的复杂瓷砖表面缺陷检测方法，其特征在于，顺序执行以下步骤：

步骤1)图像预处理：输入标准瓷砖I和待检测瓷砖图像D，采用中值滤波技术对其进行预处理操作滤除图像表面的噪声点，提高图像的质量，得到预处理后的图像为I1和D1；

步骤2)k-means聚类分割：对预处理后的图像I1和D1的图像区域进行聚类分组，将其分成有意义的部分包括图像的前景和背景，完成对瓷砖图像的分割，得到标准瓷砖图像和待检测瓷砖图像中的显著性区域图像I2和D2；

步骤3)差影法：将经过预处理和图像分割后的标准瓷砖图像I2与待检测瓷砖图像D2之间做差分运算，将它们对应坐标的像素值相减得到的差值图像为瓷砖缺陷图像G；

步骤4)局部方差测量算子：针对步骤3)中的得到的每幅瓷砖缺陷图像G的边缘像素点，计算该像素点与其周围像素点的局部方差，对得到的缺陷图像进行平滑和填充操作，从而取得最终的完整瓷砖缺陷图。